JP4308673B2 - X-ray tube adjustment device, X-ray tube adjustment system, and X-ray tube adjustment method - Google Patents

X-ray tube adjustment device, X-ray tube adjustment system, and X-ray tube adjustment method Download PDF

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Description

技術分野
本発明は、Ｘ線管調整装置、Ｘ線管調整システム及びＸ線管調整方法に関するものである。
背景技術
Ｘ線検査装置を用いて非破壊検査をする際、Ｘ線発生源であるＸ線管において電子ビームがターゲットに衝突するときの焦点が適切なレベルに絞られていないと、撮像面に半影ができ、画像がぼやけてしまう。Ｘ線管（開放管）において当初は焦点が適切なレベルに絞られるように集束レンズが調整されていても、フィラメント又はターゲットが交換された際にフィラメント又はターゲットの位置がずれることによって焦点が広がることがある。また、Ｘ線管のターゲットに印加される管電圧を変更した場合にも、焦点が最適焦点よりも広くなることがある。このような場合の対処として、従来は、保守員がＸ線検査装置のモニターに現れる画像が絶対的に鮮明になるように集束レンズを調整していた。
発明の開示
しかしながら、従来のＸ線管の調整方法（集束レンズの調整方法）には、集束レンズを最適に調整するのが困難であるという問題点があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、集束レンズを最適に調整するのを容易にするＸ線管調整装置、Ｘ線管調整システム及びＸ線管調整方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のＸ線管調整装置は、Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整装置であって、Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置によりＸ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納する格納手段と、Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得手段と、格納手段に格納された初期画像と、取得手段により取得されたテスト画像とを比較可能な態様で提示する提示手段とを備えたことを特徴とする。
本発明のＸ線管調整装置においては、格納手段に格納された初期画像（Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された被撮像体の画像）と、取得手段により通信回線を介して取得されたテスト画像（焦点径の調整時に撮像される被撮像体の画像）とが、提示手段により比較可能な態様で提示される。そのため、提示手段により提示される両者の画像におけるパターン部分とその周辺部とのコントラストの違いから、焦点径の調整時（テスト画像が撮像されたとき）の焦点が、上記の調整された状態における焦点と比して、どの程度広がっているのかを知ることができ、さらには焦点径を上記の所定の値にするための集束レンズの調整値を知ることができる。その結果、集束レンズを最適に調整するのが容易になる。
本発明のＸ線管調整装置は、Ｘ線管における電子ビームのビーム径を調整する集束レンズを、通信回線を介して操作する操作手段を備えたことが好適である。
通信回線を介して集束レンズを操作する操作手段を備えるので、保守員がＸ線管の設置場所に赴かなくても、遠隔操作により集束レンズを操作することが可能になる。
上記目的を達成するために、本発明のＸ線管調整システムは、Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整システムであって、Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置と、Ｘ線検査装置によりＸ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納する格納手段と、Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得手段と、格納手段に格納された初期画像と、取得手段により取得されたテスト画像とを比較可能な態様で提示する提示手段とを備えたＸ線管調整装置とを有し、Ｘ線検査装置と、Ｘ線管調整装置とが、通信回線を介して接続されたことを特徴とする。
本発明のＸ線管調整システムにおいては、格納手段に格納された初期画像（Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された被撮像体の画像）と、取得手段により通信回線を介して取得されたテスト画像（焦点径の調整時に撮像される被撮像体の画像）とが、提示手段により比較可能な態様で提示される。そのため、提示手段により提示される両者の画像におけるパターン部分とその周辺部とのコントラストの違いから、焦点径の調整時（テスト画像が撮像されたとき）の焦点が、上記の調整された状態における焦点と比して、どの程度広がっているのかを知ることができ、さらには焦点径を上記の所定の値にするための集束レンズの調整値を知ることができる。その結果、集束レンズを最適に調整するのが容易になる。
上記目的を達成するために、本発明のＸ線管調整方法は、Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整方法であって、Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置によりＸ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納手段に格納しておき、取得手段が、Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得ステップと、提示手段が、格納手段に格納された初期画像と、取得手段により取得されたテスト画像とを比較可能な態様で提示する提示ステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明のＸ線管調整方法の別の側面は、Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置によりＸ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所望の状態になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、Ｘ線管の識別情報と紐付けて格納手段に格納しておき、Ｘ線管の部品を交換した際にＸ線検査装置により被撮像体のテスト画像を撮像する撮像ステップと、Ｘ線管の識別情報と紐付けられた初期画像を格納手段から取り出して、テスト画像と比較可能な態様で提示する提示ステップとを含むことを特徴とする。
本発明のＸ線管調整方法においては、格納手段に格納された初期画像（Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された被撮像体の画像）と、テスト画像（焦点径の調整時に撮像される被撮像体の画像）とが、提示ステップにおいて比較可能な態様で提示される。そのため、提示ステップで提示される両者の画像におけるパターン部分とその周辺部とのコントラストの違いから、焦点径の調整時（テスト画像が撮像されたとき）の焦点が、上記の調整された状態における焦点と比して、どの程度広がっているのかを知ることができ、さらには焦点径を上記の所定の値にするための集束レンズの調整値を知ることができる。その結果、集束レンズを最適に調整するのが容易になる。
本発明のＸ線管調整方法は、操作手段が、Ｘ線管における電子ビームのビーム径を調整する集束レンズを、通信回線を介して操作する操作ステップを含むことが好適である。
通信回線を介して集束レンズを操作する操作ステップを含むので、保守員がＸ線管の設置場所に赴かなくても、遠隔操作により集束レンズを操作することが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照して、本発明のＸ線管調整装置、Ｘ線管調整システム及びＸ線管調整方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、本実施形態のＸ線管調整システムにより調整されるＸ線管１の構造及び動作を説明する。図１は、Ｘ線管１の構造を示す模式図（断面図）である。図１に示すように、Ｘ線管１は、金属製外囲器１１、ステム１２及びベリリウム窓１３で構成される外郭により密閉される。Ｘ線管１は真空ポンプ１４を備え、Ｘ線管１を作動させるに先立って真空ポンプ１４により外郭内部の気体が排気される。
Ｘ線管１は、外郭の内部に、通電されることにより熱電子を放出するフィラメント１１０、熱電子をフィラメント側に押し戻す第１グリッド電極１２０、熱電子をターゲット側に引っ張る第２グリッド電極１３０、電子ビームのビーム軸の位置を調整するアライメントコイル部１４０、電子ビームのビーム径を調整するフォーカスコイル部（集束レンズ）１４５及び熱電子が衝突することによりＸ線を発生させるタングステン製のターゲット１５０を備える。フィラメント１１０からターゲット１５０に向かって、第１グリッド電極１２０、第２グリッド電極１３０、アライメントコイル部１４０、フォーカスコイル部１４５の順に配置にされ、第１グリッド電極１２０及び第２グリッド電極１３０は、それぞれ、中心に熱電子を通過させるための開口部１２０ａ及び開口部１３０ａを備える。
Ｘ線管１は、ターゲット１５０に正の高電圧を印加するための高電圧発生回路を含む、電源１５を備える。
Ｘ線管１は、Ｘ線管１とコントロールケーブル１６で接続されたＸ線管コントローラ２により制御される。
フィラメント１１０は、所定の電圧が印加され、通電することにより熱電子を放出する。第１グリッド電極１２０に印加される電圧がカットオフ電圧から動作電圧に上がると、フィラメント１１０から放出された熱電子は、フィラメント１１０よりも高電位の第２グリッド電極１３０に引っ張られることにより、第１グリッド電極１２０の開口部１２０ａを通過する。さらに、熱電子は、ターゲット１５０に印加された管電圧により加速されながら第２グリッド電極１３０の開口部１３０ａを通過し、正の高電圧が印加されたターゲット１５０へ向かう電子ビームとなる。
電子ビームは、アライメントコイル部１４０により電子ビームの進行方向に垂直な方向に形成される磁界を通過する際、電磁偏向によりＸ線管１の中心を通るようにビーム軸の位置が調整される。さらに、電子ビームは、フォーカスコイル部１４５によってビーム径が収縮される。フォーカスコイル部１４５により集束された電子ビームがターゲット１５０に当たると、ターゲット１５０はＸ線を発生させる。Ｘ線は、ベリリウム窓１３を通過して、Ｘ線管１の外部に出射する。ターゲット１５０が発生させるＸ線の強さは、管電圧の高さ及び管電流の大きさにより決定される。また、電子ビームがターゲット１５０に当たるときの焦点径は、フォーカスコイル部１４５の磁界強度（すなわち、フォーカスコイル部１４５に流れる電流の大きさ）と、管電圧の高さとにより変化する。
次に、本実施形態のＸ線管調整システムの機能的構成を説明する。図２は、第１実施形態のＸ線管調整システムを説明する図である。図２に示すように本実施形態のＸ線管調整システムは、Ｘ線管１、Ｘ線管コントローラ２及び撮像装置３により構成されるＸ線検査装置４並びにＸ線管調整装置７を備える。Ｘ線検査装置４はユーザの元に、Ｘ線管調整装置７はＸ線管の保守管理業者の元に設置され、両者はインターネットなどの通信回線を介して接続されている。
撮像装置３は、撮像面３２を備え、Ｘ線管１の発するＸ線が照射されることにより撮像面３２上に現れる被撮像体の映像を撮像する。撮像装置３は、ケーブル３６によりＸ線管コントローラ２と接続される。
Ｘ線管コントローラ２は、コントロール部２２及び通信部２４を備える。コントロール部２２は、主電源スイッチ、Ｘ線照射スイッチ、管電圧調整部、管電流調整部等を備え、Ｘ線管１におけるフィラメントの通電、第１グリッド電極に印加される電圧（カットオフ電圧、動作電圧）の切り替え、管電圧及び管電流の調整等を制御する機能を有する。通信部２４は、撮像装置３により撮像された被撮像体の画像をＸ線管調整装置７の取得部７４に送信し、Ｘ線管調整装置７の操作部７８からの制御命令を受信してコントロール部２２に伝達する機能を有する。
本実施形態では、被撮像体としてスリット板５がＸ線検査装置４にセットされる。図３は、スリット板５の側面及び正面を示す図である。スリット板５は、Ｘ線を透過させにくい材質により構成され、中央部に３本のスリット（パターン）５４が刻まれおり、スリット５４の間には残余領域５６が形成されている。
Ｘ線管調整装置７は、格納部７２、取得部７４、提示部７６及び操作部７８を備える。格納部７２には、出荷時の状態のＸ線管１（出荷時には、焦点径が初期管電圧の下で最適な値になるようにフォーカスコイル部１４５の電流値が設定されている。）をＸ線発生源とするＸ線検査装置４により撮像されたスリット板５の画像（初期画像）が格納されている。取得部７４は、Ｘ線管コントローラ２の通信部２４により送信される被撮像体の映像、Ｘ線管１の管電流値等の情報を取得する機能を有する。提示部７６は、初期画像及び初期画像における輝度を表す画像並びにテスト画像及びテスト画像における輝度を表す画像（詳細は後述する。）を同時に（比較可能な態様で）提示する機能を有する。操作部７８は、通信回線を介して、Ｘ線管１のアライメントコイル部１４０及びフォーカスコイル部１４５の電流値を調整する機能を有する。
図５は、Ｘ線管１のフィラメントを交換してから焦点径を最小化させるまでの処理手順を示すフローチャートである。図５を参照して、Ｘ線管１のフィラメントを交換してから焦点径を最小化させるまでの処理手順を説明する。まず、ユーザがカソードを交換する（Ｓ５０１）。ユーザは、カソードの交換後最初にＸ線管１を使用するときに、真空ポンプ１４でＸ線管１を排気し（Ｓ５０３）、Ｘ線管１をウォーミングアップする（Ｓ５０５）。
Ｘ線管１のフィラメント１１０又はターゲット１５０を交換すると、交換されたフィラメント１１０又はターゲット１５０の位置がずれることにより、電子ビームのビーム軸がずれ、その結果管電流が小さくなることがある。Ｘ線管調整装置７は、Ｘ線管１の管電流を最大化させるようにアライメントコイル部１４０の電流値を増減させて電子ビームのビーム軸の位置を自動調整する。保守員は、撮像装置３が検出するＸ線の強度から電子ビームのビーム軸の位置合わせが適切になされたことを確認する（Ｓ５０７）。
また、交換されたフィラメント１１０又はターゲット１５０の位置がずれることにより、電子ビームの焦点が広がることがあるが、次の処理により焦点径が最小化される。Ｘ線検査装置４のユーザが、上記の初期画像を撮像したときと同じ位置にスリット板５をセットした上、これを撮像する（Ｓ５０９）。ここで得られたスリット板５の画像（テスト画像）は、Ｘ線管コントローラ２の通信部２４によりＸ線管調整装置７の取得部７４へ送信される。
Ｘ線管調整装置７の取得部７４がテスト画像を取得すると、提示部７６が格納部７２に格納されている初期画像及び初期画像における輝度を表す画像と、テスト画像及びテスト画像における輝度を表す画像とを同時に（比較可能な態様で）提示する（Ｓ５１１）。図４Ａは、提示部７６により提示される初期画像及び初期画像における輝度を表す画像を示す。図４Ｂは、テスト画像及びテスト画像における輝度を表す画像を示す。図４Ａにおいて、ａ１部は初期画像（スリット部分の長さ方法に対して垂直な方向をｘ方向とし、スリット部分の長さ方向をｙ方向とする。）を示し、ａ２部は初期画像の中心を通りｘ方向に平行な線（４ａ線）における輝度を表す。初期画像には、中央部に、スリット５４に相当するスリット部７６４ａ及び残余領域５６に相当する残余領域部（周辺部）７６６ａが現れる。ａ２部では、中央部に、スリット部７６４ａに対応する輝度の高い箇所と残余領域部７６６ａに相当する輝度の低い部分が現れる。
図４Ｂにおいて、ｂ１部はテスト画像を示し、ｂ２部はテスト画像の中心を通りｘ方向に平行な線（４ｂ線）における輝度を表す。ｂ１部及びｂ２部に現れる画像は、ａ１部及びａ２部に現れる画像と同様のものであるが、スリット部と残余領域部とのコントラストはａ１部及びａ２部に現れたものよりも小さくなる。すなわち、ｂ２部におけるスリット部７６４ｂに対応する最も高い輝度と、残余領域部７６６ｂに対応する低い輝度との差Δｂは、ａ２部におけるスリット部７６４ａに対応する最も高い輝度と、残余領域部７６６ａに対応する低い輝度との差Δａと比べて、小さくなる。初期画像が撮像される際にはＸ線管１における電子ビームの焦点が最適なレベルに絞られているので、スリット部７６４ａ（明部）と残余領域部７６６ａ（暗部）との輪郭が明確になる。これに対し、テスト画像が撮像される際にはＸ線管１における電子ビームの焦点が広がっているので、明部の周りに半影が生じる。そのため、スリット部７６４ｂ（明部）と残余領域部７６６ｂ（暗部）との輪郭が不明確になり、スリット部７６４ｂにおける輝度は相対的に低くなり、残余領域部７６６ｂにおける輝度は相対的に高くなる。
Ｘ線管調整装置７では、提示部７６により、上記に述べた初期画像及び初期画像における輝度を表す画像と、テスト画像及びテスト画像における輝度を表す画像とが同時に（比較可能な態様で）提示されるので、初期画像におけるスリット部７６４ａと残余領域部７６６ａとのコントラストと、テスト画像におけるスリット部７６４ｂと残余領域部７６６ｂとのコントラストとを比較することができ、両者のコントラストの違いから、焦点径の調整時（テスト画像が撮像されたとき）の焦点が、Ｘ線管１の出荷時（焦点径が初期管電圧の下で最適な値になるようにフォーカスコイル部１４５の電流値が設定されているとき）の焦点と比して、どの程度広がっているのかを知ることができる。さらには、コントラストの比較、すなわちΔａとΔｂとの差から焦点径を最適な値にするためのフォーカスコイル部１４５の電流値を算出することができ、自動フォーカス調整も可能になる。
操作部７８により、フォーカスコイル部１４５の電流値が、上記により得られた焦点径を最適な値にするための電流値になるように、調整される（Ｓ５１３）。
Ｘ線管１の管電圧が変更されたときにもターゲット１５０における電子ビームの焦点が広がることがある。この場合も、初期画像におけるスリット部７６４ａと残余領域部７６６ａとのコントラストと、テスト画像におけるスリット部７６４ｂと残余領域部７６６ｂとのコントラストとを比較することにより、最適焦点径に調整するためのフォーカスコイル部１４５の電流値を知ることができる。ただし、管電圧が変更されることにより照射されるＸ線の強度が変化するので、これがテスト画像におけるスリット部７６４ｂと残余領域部７６６ｂとのコントラストに与える影響を考慮する必要がある。
次に、本実施形態のＸ線管調整システムの効果を説明する。上記のとおり、Ｘ線管調整装置７の提示部７６が初期画像におけるスリット部７６４ａと残余領域部７６６ａとのコントラストと、テスト画像におけるスリット部７６４ｂと残余領域部７６６ｂとのコントラストとを比較可能な態様で提示するので、保守員は、ユーザの元に赴かなくとも、提示部７６により提示される情報から、焦点が最適なレベルに絞られた焦点よりどの程度広がっているのか容易に知ることができ、さらには最適焦点径を実現するために調整すべきフォーカスコイル部１４５の電流値を知ることができる。また、保守員は、ユーザの元に赴かなくとも、Ｘ線管調整装置７の操作部７８を利用して遠隔操作でフォーカスコイル部１４５の電流値を調整することができる。その結果、少ない労力でフォーカスコイル部１４５を調整することができる。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態のＸ線管調整システムを説明する図である。第２実施形態では、保守員がＸ線管１の設置場所に赴いてフィラメントの交換からフォーカス調整までの処理を行う。保守管理業者がユーザからフィラメント交換の依頼を受けると、保守員がノートパソコン８を携帯してＸ線管１の設置場所に赴く。保守員は、上記Ｓ５０１〜Ｓ５０７と同様の処理を行った後、ノートパソコン８をＸ線管調整装置７に接続し、Ｘ線管１の識別情報を送信する。Ｘ線管調整装置７は、Ｘ線管１の識別情報と紐付けて格納されている初期画像を格納部７２から取り出してノートパソコン８へダウンロードする。続いて、保守員は、ノートパソコン８をＸ線管コントローラ２に接続する。保守員は、ノートパソコン８の画面に初期画像及びテスト画像並びに両者の輝度情報を提示させて上記Ｓ５０１〜Ｓ５０７と同様の処理を行う。
産業上の利用可能性
本発明のＸ線管調整装置、Ｘ線管調整システム及びＸ線管調整方法は、例えば医療用Ｘ線発生装置の調整に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、Ｘ線管１の構造を示す模式図（断面図）である。
図２は、第１実施形態のＸ線管調整システムを説明する図である。
図３は、スリット板５の側面及び正面を示す図である。
図４Ａは、提示部７６により提示される初期画像及び初期画像における輝度を表す画像を示す。
図４Ｂは、提示部７６により提示されるテスト画像及びテスト画像における輝度を表す画像を示す。
図５は、Ｘ線管１のフィラメントを交換してから焦点径を最小化させるまでの処理手順を示すフローチャートである。
図６は、第２実施形態のＸ線管調整システムを説明する図である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an X-ray tube adjustment device, an X-ray tube adjustment system, and an X-ray tube adjustment method.
Background Art When performing nondestructive inspection using an X-ray inspection apparatus, if the focus when an electron beam collides with a target in an X-ray tube as an X-ray generation source is not reduced to an appropriate level, the imaging surface A penumbra is created and the image is blurred. In the X-ray tube (open tube), even if the focusing lens is adjusted so that the focal point is initially reduced to an appropriate level, the focal point spreads when the filament or target is displaced when the filament or target is exchanged. Sometimes. Also, when the tube voltage applied to the target of the X-ray tube is changed, the focal point may be wider than the optimum focal point. As a countermeasure for such a case, conventionally, the maintenance staff has adjusted the focusing lens so that the image appearing on the monitor of the X-ray inspection apparatus is absolutely clear.
However, the conventional X-ray tube adjustment method (focusing lens adjustment method) has a problem that it is difficult to optimally adjust the focusing lens.
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an X-ray tube adjustment device, an X-ray tube adjustment system, and an X-ray tube adjustment method that make it easy to optimally adjust a focusing lens. With the goal.
In order to achieve the above object, an X-ray tube adjustment device of the present invention is an X-ray tube adjustment device that remotely adjusts an X-ray tube, and an X-ray inspection device including an X-ray tube and an imaging device performs X Storage means for storing in advance an initial image of an imaged object engraved with a certain pattern imaged in a state where the focal diameter of the electron beam at the target of the tube is adjusted to a predetermined value; and X-ray An acquisition means for acquiring a test image of an object to be imaged when adjusting a focal diameter by an inspection device via a communication line, an initial image stored in the storage means, and a test image acquired by the acquisition means Presentation means for presenting in a comparable manner.
In the X-ray tube adjustment apparatus of the present invention, the initial image stored in the storage means (the object to be imaged in a state in which the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is adjusted to a predetermined value) ) And a test image acquired by the acquisition unit via the communication line (an image of the imaged object captured at the time of adjusting the focal diameter) are presented in a manner that can be compared by the presentation unit. Therefore, the focus at the time of adjusting the focal diameter (when the test image is captured) is in the adjusted state from the difference in contrast between the pattern portion and the peripheral portion in both images presented by the presenting means. It is possible to know how far the focal point is spread compared to the focal point, and further it is possible to know the adjustment value of the focusing lens for setting the focal point diameter to the predetermined value. As a result, it is easy to optimally adjust the focusing lens.
The X-ray tube adjusting apparatus of the present invention preferably includes an operation means for operating a focusing lens for adjusting the beam diameter of the electron beam in the X-ray tube via a communication line.
Since the operating means for operating the focusing lens via the communication line is provided, it becomes possible for the maintenance staff to operate the focusing lens by remote control without going to the place where the X-ray tube is installed.
In order to achieve the above object, an X-ray tube adjustment system of the present invention is an X-ray tube adjustment system for remotely adjusting an X-ray tube, and includes an X-ray inspection apparatus including an X-ray tube and an imaging device, An initial image of an object to be imaged in which a certain pattern imaged in a state where the electron beam focal spot diameter is adjusted to a predetermined value by an X-ray inspection apparatus is stored in advance. Acquired by a storage means, an acquisition means for acquiring a test image of an object to be imaged at the time of adjusting a focal diameter by an X-ray inspection apparatus, an initial image stored in the storage means, and an acquisition means And an X-ray tube adjustment device provided with a presenting means for presenting the test image in a comparable manner. The X-ray inspection device and the X-ray tube adjustment device are connected via a communication line. It is characterized by that.
In the X-ray tube adjustment system of the present invention, the initial image stored in the storage means (the object to be imaged in a state in which the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is adjusted to a predetermined value) ) And a test image acquired by the acquisition unit via the communication line (an image of the imaged object captured at the time of adjusting the focal diameter) are presented in a manner that can be compared by the presentation unit. Therefore, the focus at the time of adjusting the focal diameter (when the test image is captured) is in the adjusted state from the difference in contrast between the pattern portion and the peripheral portion in both images presented by the presenting means. It is possible to know how far the focal point is spread compared to the focal point, and further it is possible to know the adjustment value of the focusing lens for setting the focal point diameter to the predetermined value. As a result, it is easy to optimally adjust the focusing lens.
In order to achieve the above object, an X-ray tube adjustment method of the present invention is an X-ray tube adjustment method for remotely adjusting an X-ray tube, which is performed by an X-ray inspection apparatus including an X-ray tube and an imaging device. An initial image of an imaging target engraved with a certain pattern imaged in a state in which the focal diameter of the electron beam at the target of the tube is adjusted to a predetermined value is stored in advance in the storage means, An acquisition step in which an acquisition unit acquires a test image of an imaging target imaged at the time of adjustment of a focal diameter by an X-ray inspection apparatus via a communication line; an initial unit image stored in a storage unit; A presentation step of presenting the test image acquired by the acquisition means in a comparable manner.
Another aspect of the X-ray tube adjustment method according to the present invention is that an X-ray inspection apparatus including an X-ray tube and an imaging device allows a focal diameter of an electron beam on a target of the X-ray tube to be in a desired state. When the initial image of the imaged object engraved with a certain pattern imaged in the adjusted state is stored in the storage means in association with the identification information of the X-ray tube, and the parts of the X-ray tube are replaced An imaging step for capturing a test image of an object to be imaged by an X-ray inspection apparatus, and an initial image associated with identification information of the X-ray tube is taken out from the storage means and presented in a manner comparable to the test image And a step.
In the X-ray tube adjustment method of the present invention, the initial image stored in the storage means (the object to be imaged in a state where the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is adjusted to a predetermined value) ) And a test image (an image of the imaged object imaged when adjusting the focal diameter) are presented in a manner that can be compared in the presenting step. Therefore, the focus at the time of adjusting the focal diameter (when the test image is captured) is in the adjusted state from the difference in contrast between the pattern part and the peripheral part in both images presented in the presentation step. It is possible to know how far the focal point is spread compared to the focal point, and further it is possible to know the adjustment value of the focusing lens for setting the focal point diameter to the predetermined value. As a result, it is easy to optimally adjust the focusing lens.
In the X-ray tube adjustment method of the present invention, it is preferable that the operation means includes an operation step of operating a focusing lens for adjusting the beam diameter of the electron beam in the X-ray tube via a communication line.
Since the operation step of operating the focusing lens via the communication line is included, it is possible to operate the focusing lens by remote control even if the maintenance staff does not go to the place where the X-ray tube is installed.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of an X-ray tube adjustment device, an X-ray tube adjustment system, and an X-ray tube adjustment method of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
First, the structure and operation of the X-ray tube 1 adjusted by the X-ray tube adjustment system of this embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram (cross-sectional view) showing the structure of the X-ray tube 1. As shown in FIG. 1, the X-ray tube 1 is hermetically sealed by a shell composed of a metal envelope 11, a stem 12 and a beryllium window 13. The X-ray tube 1 includes a vacuum pump 14, and the gas inside the outer shell is exhausted by the vacuum pump 14 before the X-ray tube 1 is operated.
The X-ray tube 1 includes a filament 110 that emits thermoelectrons when energized, a first grid electrode 120 that pushes the thermoelectrons back to the filament side, a second grid electrode 130 that pulls the thermoelectrons to the target side, An alignment coil unit 140 that adjusts the position of the beam axis of the electron beam, a focus coil unit (focusing lens) 145 that adjusts the beam diameter of the electron beam, and a tungsten target 150 that generates X-rays when thermal electrons collide with each other. Prepare. From the filament 110 toward the target 150, the first grid electrode 120, the second grid electrode 130, the alignment coil unit 140, and the focus coil unit 145 are arranged in this order, and the first grid electrode 120 and the second grid electrode 130 are respectively , An opening 120a and an opening 130a for passing thermoelectrons through the center are provided.
The X-ray tube 1 includes a power supply 15 including a high voltage generation circuit for applying a positive high voltage to the target 150.
The X-ray tube 1 is controlled by an X-ray tube controller 2 connected to the X-ray tube 1 by a control cable 16.
The filament 110 is applied with a predetermined voltage and emits thermoelectrons when energized. When the voltage applied to the first grid electrode 120 rises from the cut-off voltage to the operating voltage, the thermoelectrons emitted from the filament 110 are pulled by the second grid electrode 130 having a higher potential than the filament 110, thereby It passes through the opening 120a of one grid electrode 120. Furthermore, the thermal electrons pass through the opening 130a of the second grid electrode 130 while being accelerated by the tube voltage applied to the target 150, and become an electron beam directed to the target 150 to which a positive high voltage is applied.
When the electron beam passes through a magnetic field formed by the alignment coil unit 140 in a direction perpendicular to the traveling direction of the electron beam, the position of the beam axis is adjusted so as to pass through the center of the X-ray tube 1 by electromagnetic deflection. Further, the beam diameter of the electron beam is contracted by the focus coil unit 145. When the electron beam focused by the focus coil unit 145 hits the target 150, the target 150 generates X-rays. X-rays pass through the beryllium window 13 and exit to the outside of the X-ray tube 1. The intensity of X-rays generated by the target 150 is determined by the height of the tube voltage and the magnitude of the tube current. In addition, the focal diameter when the electron beam hits the target 150 varies depending on the magnetic field strength of the focus coil unit 145 (that is, the magnitude of the current flowing through the focus coil unit 145) and the height of the tube voltage.
Next, a functional configuration of the X-ray tube adjustment system of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the X-ray tube adjustment system according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the X-ray tube adjustment system of the present embodiment includes an X-ray inspection device 4 and an X-ray tube adjustment device 7 that are configured by an X-ray tube 1, an X-ray tube controller 2, and an imaging device 3. The X-ray inspection apparatus 4 is installed under the user, and the X-ray tube adjusting apparatus 7 is installed under the maintenance manager of the X-ray tube, and both are connected via a communication line such as the Internet.
The imaging device 3 includes an imaging surface 32 and captures an image of the imaging target that appears on the imaging surface 32 when irradiated with X-rays emitted from the X-ray tube 1. The imaging device 3 is connected to the X-ray tube controller 2 by a cable 36.
The X-ray tube controller 2 includes a control unit 22 and a communication unit 24. The control unit 22 includes a main power switch, an X-ray irradiation switch, a tube voltage adjustment unit, a tube current adjustment unit, and the like. The control unit 22 energizes the filament in the X-ray tube 1 and the voltage applied to the first grid electrode (cutoff voltage, A function of controlling switching of the operating voltage), adjustment of the tube voltage and tube current, and the like. The communication unit 24 transmits the image of the imaging target imaged by the imaging device 3 to the acquisition unit 74 of the X-ray tube adjustment device 7 and receives a control command from the operation unit 78 of the X-ray tube adjustment device 7. It has a function of transmitting to the control unit 22.
In the present embodiment, the slit plate 5 is set in the X-ray inspection apparatus 4 as an object to be imaged. FIG. 3 is a view showing a side surface and a front surface of the slit plate 5. The slit plate 5 is made of a material that hardly transmits X-rays. Three slits (patterns) 54 are engraved at the center, and a remaining area 56 is formed between the slits 54.
The X-ray tube adjustment apparatus 7 includes a storage unit 72, an acquisition unit 74, a presentation unit 76, and an operation unit 78. In the storage unit 72, the X-ray tube 1 at the time of shipment (current value of the focus coil unit 145 is set so that the focal diameter becomes an optimum value under the initial tube voltage at the time of shipment). An image (initial image) of the slit plate 5 captured by the X-ray inspection apparatus 4 serving as an X-ray generation source is stored. The acquisition unit 74 has a function of acquiring information such as an image of the imaging target and a tube current value of the X-ray tube 1 transmitted by the communication unit 24 of the X-ray tube controller 2. The presentation unit 76 has a function of simultaneously (in a comparable manner) presenting an initial image and an image representing the luminance in the initial image, and a test image and an image representing the luminance in the test image (details will be described later). The operation unit 78 has a function of adjusting current values of the alignment coil unit 140 and the focus coil unit 145 of the X-ray tube 1 via a communication line.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure from the replacement of the filament of the X-ray tube 1 to the minimization of the focal diameter. With reference to FIG. 5, a processing procedure from the replacement of the filament of the X-ray tube 1 to the minimization of the focal diameter will be described. First, the user replaces the cathode (S501). When using the X-ray tube 1 for the first time after replacing the cathode, the user exhausts the X-ray tube 1 with the vacuum pump 14 (S503) and warms up the X-ray tube 1 (S505).
When the filament 110 or the target 150 of the X-ray tube 1 is exchanged, the position of the exchanged filament 110 or the target 150 is displaced, so that the beam axis of the electron beam is displaced, and as a result, the tube current may be reduced. The X-ray tube adjustment device 7 automatically adjusts the position of the beam axis of the electron beam by increasing or decreasing the current value of the alignment coil unit 140 so as to maximize the tube current of the X-ray tube 1. The maintenance staff confirms that the alignment of the beam axis of the electron beam has been appropriately made based on the intensity of the X-ray detected by the imaging device 3 (S507).
In addition, the focal point of the electron beam may spread due to the displacement of the exchanged filament 110 or the target 150, but the focal diameter is minimized by the following processing. The user of the X-ray inspection apparatus 4 sets the slit plate 5 at the same position as when the above-described initial image is captured, and then images this (S509). The image (test image) of the slit plate 5 obtained here is transmitted to the acquisition unit 74 of the X-ray tube adjustment device 7 by the communication unit 24 of the X-ray tube controller 2.
When the acquisition unit 74 of the X-ray tube adjustment apparatus 7 acquires the test image, the presentation unit 76 stores the initial image stored in the storage unit 72 and an image indicating the luminance in the initial image, and the luminance in the test image and the test image. The image is presented simultaneously (in a comparable manner) (S511). FIG. 4A shows an initial image presented by the presentation unit 76 and an image representing luminance in the initial image. FIG. 4B shows a test image and an image representing luminance in the test image. In Figure 4A, a 1 parts (a direction perpendicular to the length method of the slit portion and the x direction, the length direction of the slit portion and the y-direction.) Initial image shows a, a 2 parts initial image Represents the luminance of a line (line 4a) passing through the center of the line and parallel to the x direction. In the initial image, a slit portion 764a corresponding to the slit 54 and a residual region portion (peripheral portion) 766a corresponding to the residual region 56 appear in the central portion. In the part a 2 , a high luminance portion corresponding to the slit portion 764 a and a low luminance portion corresponding to the remaining region portion 766 a appear in the central portion.
In Figure 4B, b 1 part shows a test image, b 2 parts represents luminance at the center parallel to the street x direction line of the test image (4b lines). The images appearing in the b 1 and b 2 parts are the same as the images appearing in the a 1 and a 2 parts, but the contrast between the slit part and the remaining area part appears in the a 1 and a 2 parts. Smaller than the one. That is, the difference Δb between the highest luminance corresponding to the slit portion 764b in the b 2 portion and the low luminance corresponding to the residual region portion 766b is the highest luminance corresponding to the slit portion 764a in the a 2 portion and the residual region portion. It becomes smaller than the difference Δa from the low luminance corresponding to 766a. When the initial image is captured, the focus of the electron beam in the X-ray tube 1 is reduced to an optimum level, so that the outline of the slit portion 764a (bright portion) and the remaining region portion 766a (dark portion) is clear. Become. On the other hand, when the test image is taken, the focus of the electron beam in the X-ray tube 1 is widened, so that a penumbra appears around the bright part. Therefore, the outlines of the slit portion 764b (bright portion) and the remaining region portion 766b (dark portion) become unclear, the luminance in the slit portion 764b is relatively low, and the luminance in the residual region portion 766b is relatively high. .
In the X-ray tube adjustment apparatus 7, the presentation unit 76 presents the initial image and the image representing the luminance in the initial image and the test image and the image representing the luminance in the test image simultaneously (in a comparable manner). Therefore, the contrast between the slit portion 764a and the remaining region portion 766a in the initial image can be compared with the contrast between the slit portion 764b and the remaining region portion 766b in the test image. The current value of the focus coil unit 145 is set so that the focal point when the diameter is adjusted (when the test image is taken) is the optimal value when the X-ray tube 1 is shipped (the focal diameter is an optimum value under the initial tube voltage). It is possible to know how far it has spread compared to the focal point. Furthermore, the current value of the focus coil unit 145 for making the focal spot diameter an optimum value can be calculated from the contrast comparison, that is, the difference between Δa and Δb, and automatic focus adjustment is also possible.
The operation unit 78 adjusts the current value of the focus coil unit 145 so that it becomes a current value for setting the focal diameter obtained as described above to an optimum value (S513).
Even when the tube voltage of the X-ray tube 1 is changed, the focus of the electron beam on the target 150 may spread. Also in this case, the focus for adjusting to the optimum focal diameter is obtained by comparing the contrast between the slit portion 764a and the residual region portion 766a in the initial image and the contrast between the slit portion 764b and the residual region portion 766b in the test image. The current value of the coil unit 145 can be known. However, since the intensity of irradiated X-rays is changed by changing the tube voltage, it is necessary to consider the influence of this on the contrast between the slit portion 764b and the remaining region portion 766b in the test image.
Next, the effect of the X-ray tube adjustment system of this embodiment will be described. As described above, the presentation unit 76 of the X-ray tube adjustment apparatus 7 can compare the contrast between the slit portion 764a and the remaining region portion 766a in the initial image and the contrast between the slit portion 764b and the remaining region portion 766b in the test image. Since it is presented in the form, the maintenance staff can easily know how much the focus is wider than the focus focused on the optimum level from the information presented by the presentation unit 76 without visiting the user. In addition, it is possible to know the current value of the focus coil unit 145 to be adjusted to achieve the optimum focal diameter. Further, the maintenance staff can adjust the current value of the focus coil unit 145 by remote operation using the operation unit 78 of the X-ray tube adjustment device 7 without going to the user. As a result, the focus coil unit 145 can be adjusted with little effort.
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram for explaining an X-ray tube adjustment system according to the second embodiment. In the second embodiment, a maintenance staff visits the place where the X-ray tube 1 is installed to perform processing from filament replacement to focus adjustment. When the maintenance manager receives a request for filament replacement from the user, the maintenance staff carries the notebook computer 8 and goes to the place where the X-ray tube 1 is installed. After performing the same processing as S501 to S507, the maintenance staff connects the notebook computer 8 to the X-ray tube adjustment device 7 and transmits the identification information of the X-ray tube 1. The X-ray tube adjustment apparatus 7 extracts the initial image stored in association with the identification information of the X-ray tube 1 from the storage unit 72 and downloads it to the notebook computer 8. Subsequently, the maintenance staff connects the notebook computer 8 to the X-ray tube controller 2. The maintenance staff presents the initial image, the test image, and the luminance information of both on the screen of the notebook personal computer 8 and performs the same processing as in S501 to S507.
Industrial Applicability The X-ray tube adjustment device, X-ray tube adjustment system, and X-ray tube adjustment method of the present invention can be applied to adjustment of a medical X-ray generator, for example.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram (cross-sectional view) showing the structure of the X-ray tube 1.
FIG. 2 is a diagram illustrating the X-ray tube adjustment system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a view showing a side surface and a front surface of the slit plate 5.
FIG. 4A shows an initial image presented by the presentation unit 76 and an image representing luminance in the initial image.
FIG. 4B shows a test image presented by the presentation unit 76 and an image representing luminance in the test image.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure from the replacement of the filament of the X-ray tube 1 to the minimization of the focal diameter.
FIG. 6 is a diagram for explaining an X-ray tube adjustment system according to the second embodiment.

Claims (7)

Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整装置であって、
前記Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置により前記Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納する格納手段と、
前記Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される前記被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得手段と、
前記格納手段に格納された前記初期画像と、前記取得手段により取得された前記テスト画像とを比較可能な態様で提示する提示手段と
を備えたことを特徴とするＸ線管調整装置。An X-ray tube adjustment device for remotely adjusting an X-ray tube,
An X-ray inspection apparatus including the X-ray tube and an imaging device engraves a certain pattern imaged in a state where the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is adjusted to a predetermined value. Storage means for storing in advance an initial image of the imaged object;
Acquisition means for acquiring a test image of the imaging target imaged at the time of adjustment of a focal diameter by the X-ray inspection apparatus via a communication line;
An X-ray tube adjustment apparatus comprising: presentation means for presenting the initial image stored in the storage means and the test image acquired by the acquisition means in a comparable manner. 前記Ｘ線管における電子ビームのビーム径を調整する集束レンズを、通信回線を介して操作する操作手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のＸ線管調整装置。2. The X-ray tube adjusting apparatus according to claim 1, further comprising an operating means for operating a focusing lens for adjusting a beam diameter of the electron beam in the X-ray tube via a communication line. Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整システムであって、
前記Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置と、
前記Ｘ線検査装置により前記Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納する格納手段と、
前記Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される前記被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得手段と、
前記格納手段に格納された前記初期画像と、前記取得手段により取得された前記テスト画像とを比較可能な態様で提示する提示手段と
を備えたＸ線管調整装置と
を有し、
前記Ｘ線検査装置と、前記Ｘ線管調整装置とが、通信回線を介して接続されたことを特徴とするＸ線管調整システム。An X-ray tube adjustment system for remotely adjusting an X-ray tube,
An X-ray inspection apparatus comprising the X-ray tube and an imaging device;
An initial image of an object to be imaged in which a certain pattern imaged in a state where the electron beam focal spot diameter is adjusted to a predetermined value by the X-ray inspection apparatus is engraved in advance. Storage means for storing;
Acquisition means for acquiring a test image of the imaging target imaged at the time of adjustment of a focal diameter by the X-ray inspection apparatus via a communication line;
An X-ray tube adjustment device comprising: a presentation unit that presents the initial image stored in the storage unit and the test image acquired by the acquisition unit in a comparable manner;
An X-ray tube adjustment system, wherein the X-ray inspection device and the X-ray tube adjustment device are connected via a communication line. Ｘ線管を遠隔調整するＸ線管調整方法であって、
前記Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置により前記Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所定の値になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、予め格納手段に格納しておき、
取得手段が、前記Ｘ線検査装置により焦点径の調整時に撮像される前記被撮像体のテスト画像を、通信回線を介して取得する取得ステップと、
提示手段が、前記格納手段に格納された前記初期画像と、前記取得手段により取得された前記テスト画像とを比較可能な態様で提示する提示ステップと
を含む
ことを特徴とするＸ線管調整方法。An X-ray tube adjustment method for remotely adjusting an X-ray tube,
An X-ray inspection apparatus including the X-ray tube and an imaging device engraves a certain pattern imaged in a state where the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is adjusted to a predetermined value. The initial image of the captured object is stored in the storage means in advance,
An acquisition step in which an acquisition unit acquires a test image of the imaging target imaged at the time of adjusting a focal diameter by the X-ray inspection apparatus via a communication line;
An X-ray tube adjustment method, characterized in that the presenting means includes a presenting step for presenting the initial image stored in the storage means and the test image acquired by the acquiring means in a comparable manner. . 操作手段が、前記Ｘ線管における電子ビームのビーム径を調整する集束レンズを、通信回線を介して操作する操作ステップを含むことを特徴とする請求項４記載のＸ線管調整方法。5. The X-ray tube adjustment method according to claim 4, wherein the operation means includes an operation step of operating a focusing lens for adjusting a beam diameter of the electron beam in the X-ray tube via a communication line. Ｘ線管と撮像装置とを備えたＸ線検査装置により前記Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が所望の状態になるように調整された状態において撮像された一定のパターンが刻まれた被撮像体の初期画像を、前記Ｘ線管の識別情報と紐付けて格納手段に格納しておき、
前記Ｘ線管の部品を交換した際に前記Ｘ線検査装置により前記被撮像体のテスト画像を撮像する撮像ステップと、
前記Ｘ線管の識別情報と紐付けられた初期画像を前記格納手段から取り出して、前記テスト画像と比較可能な態様で提示する提示ステップとを含む
ことを特徴とするＸ線管調整方法。An X-ray inspection apparatus including an X-ray tube and an imaging device engraved a certain pattern imaged in a state where the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube was adjusted to a desired state. An initial image of the object to be imaged is stored in the storage means in association with the identification information of the X-ray tube,
An imaging step of capturing a test image of the object to be imaged by the X-ray inspection apparatus when the components of the X-ray tube are replaced;
An X-ray tube adjustment method, comprising: a presentation step of taking out an initial image associated with identification information of the X-ray tube from the storage means and presenting the initial image in a manner comparable to the test image. 前記Ｘ線管における電子ビームのビーム軸の位置を調整するアライメント調整ステップと、
前記アライメント調整ステップに続いて、かつ前記撮像ステップに先立ち、前記被撮像体を前記初期画像を撮像したときと同じ位置に設置する設置ステップと、前記提示ステップで提示された画像を参照しつつ、前記Ｘ線管のターゲットにおける電子ビームの焦点径が前記所望の状態になるように前記Ｘ線管の集束レンズを調整するフォーカス調整ステップとを更に含む
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線管調整方法。An alignment adjustment step for adjusting the position of the beam axis of the electron beam in the X-ray tube;
Following the alignment adjustment step and prior to the imaging step, with the installation step of installing the object to be imaged at the same position as when the initial image was imaged, with reference to the image presented in the presentation step, The focus adjustment step of adjusting the focusing lens of the X-ray tube so that the focal diameter of the electron beam at the target of the X-ray tube is in the desired state is further included. How to adjust the tube.
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